外环注射模设计 说明书

1、课 程 设 计课程名称 塑料成型工艺与模具设计题目名称 外环注射模设计 学生学院 专业班级 学 号 学生姓名 _ 指导教师 2014年06月26 日目录设计任务与要求 3摘 要 5一、注塑制品的注塑工艺分析 61. 塑件所用塑料及其性能分析 62. 塑料零件图及说明、要求 83. 注塑工艺性能分析 4. 主要的成型尺寸计算 二、选择注射机 15. 注射机的初选 6.注射机校核 12三、 确定模具具体结构17. 分型面的选择和确定18. 型腔数目的确定及型腔的排列19. 浇注系统的设计110成型零件结构设计111. 推出机构的选择 11冷却系统的设计 四、模架选择 1. 标准模架的选择 五、塑料

2、模具制造各方面要求 1. 加工要求 15.装配要求 216.综合要求217.零件加工说明2六、设 计小结218.总 结2七、参考资料 219.参考资料2一、课程设计的目的1.应用本课程及有关先修课程的基础知识和专业知识，了解塑料模具设计方法和步骤，培养学生的初步设计能力，为毕业设计打基础。2.独立地解决在制定成型工艺和设计模具中的问题，会查阅技术文献和资料，全面考虑设计内容及过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。 二、课程设计的要求在课程设计中要求学生注意培养认真负责、踏实细致的工作作风和保质保量、按时完成任务的习惯。在设计中必须做到：1. 及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观

3、能动性和创造性；2.要求计算正确，结构合理，图面整洁，图样及标注符合国家标准；3.设计计算说明书要求文字通顺，书写整洁4.按计划循序进行，其进度可参考下表：序号设计各阶段内容地点起止日期1布置塑料模具课程设计任务；了解设计目的、任务要求、进度安排；准备设计资料、工具；分析成型制品工艺性：工艺计算，选择成型设备，拟定设计方案。教一06.2设计塑料模具结构：包括浇注系统、分型面选择、顶出结构设计、冷却系统设计，绘制模具装配草图。教一06.3绘制模具转配图（正式图）教一06.-06.4绘制模具零件图，包括模具型腔等成型零件（由指导老师指定）和模具其他零件图。教一06.5绘制模具其他零件图，撰写模具课

4、程设计说明书教一06.6课程设计答辩，答辩后修改教一06.三、课程设计应完成的工作1.工艺分析:了解教师指定设计塑件的有关资料和数据。即尺寸和尺寸公差、形位公差、表面粗糙度；塑件的生产批量；塑料品种；设备条件等。分析塑件的形状特征、使用要求、成型性能等。2.确定成型方案，通过计算选择成型设备，并确定模具结构方案。3.绘制模具总装配图及部分主要零件图。4.编写设计计算说明书，说明书页数不少于15页，用本校设计说明书专用纸书写，并装订成册。外环塑件模具课程设计说明书摘要:这次的课程设计主要是关于安装外壳I的模具设计。整个过程包括塑件的原料选择、外形分析、工艺分析及其主要的成型尺寸的计算；注射机的选

5、择及校核、分型面的选择、模架的选择、模具内部结构的选择（浇注系统、冷却系统等的选择）。通过这次的课程设计，加深了对模具与塑料的认识。一注塑制品的注塑工艺分析二注射机的选择三确定模具基本结构和模具结构设计四模架的选择及相关部件确定五塑料模具制造技术要求六设计小结七参考资料塑件所用塑料及其性能分析：塑件采用ABS塑料注射成型。材料性能：ABS由苯乙烯、丙烯腈和丁二烯乳浆共聚合而成，外观本色呈牙色，无毒无味、兼有韧、硬、钢的特性，ABS塑料板材具有良好的综合性能。ABS塑料板材本身耐热性和耐溶剂性良好，且具有光泽性，冲击强度、拉伸强度及塑件的表面硬度佳，尺寸稳定性好、耐磨性、抗化学药品性、染色性、成

6、型加工和机械加工较好。成型性能ABS属于无定性料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件必须长时间预热干燥；宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250），对精度要求高的塑件，模温宜取50-60，对光泽、耐热塑件，模温宜取60-80。ABS的主要技术指标性能单位数值密度g/cm31.02-1.16比体积cm3/g0.86-0.98吸水率%0.2-0.4收缩率%0.4-0.7熔点130-160热变形温度0.45MPa90-1080.182MPa83-103抗拉屈服强度MPa50拉伸弹性模量MPa1.8103抗弯强度MPa80冲击强度KJ/m2缺口11无缺口261硬度HB9

7、.7体积电阻系数cm6.91014ABS注射成型工艺参数工艺参数取值范围预热和干燥温度/80-95时间/h3-4料筒温度/后部150-170中部165-180前部180-200成型时间/S高压时间0-5保压时间15-30冷却时间15-30成型周期40-70喷嘴温度/170-180注射压力/MPa60-100螺杆转速/(rmin-1)30-60模具温度/50-80塑料零件图及说明、要求：该塑料产品名称为安装外壳I。塑件壁厚均匀，为2mm，精度等级为7、8级精度，制品要求外观表面光泽、无杂色，生产批量中等。零件图如下：图1 塑料零件图2塑件 外观图塑件的体积计算利用UG软件进行三维实体建模，并可直

8、接通过软件进行分析，得到塑件的体积为V件=16.48cm3注塑工艺性能分析:（1） 零件壁厚均匀，大于塑件的最小壁厚0.8 mm注射成型时应不会发生填充不足现象，塑件质量好。（2）考虑塑件的尺寸不是很大，为了提高生产率，采用一模两腔；并且用侧浇口，用拉料杆使浇注系统冷凝料拉断、顶出脱落，以利于生产自动化。主要的成型尺寸计算按平均收缩率为0.5%(0.005)计算 根据塑件上的尺寸,查“模塑件尺寸公差表” ，塑件按照8级公差计算：查塑件尺寸公差表得：公差8级，基本尺寸为56mm时公差为1.2mm；基本尺寸为46mm公差为1.0mm；基本尺寸为40mm时公差1.0mm；基本尺寸36mm时公差1.0

9、其中56、46为A类尺寸；40、36为B类尺寸 注射机的初选一模ABS注射用量:模腔数制品体积1=2V件1=33.6cm3根据一次所需要的注射量，根据塑料模具设计资料P48 表2-40初步选择杆式注塑成型机XS-ZY-60 XS-ZY-125型注射机的主要参数螺杆直径/mm38注射容量/cm360模具厚度/mm最大200锁模力/KN500最小70最大注射面积/cm3130喷嘴球半径/mm12模板行程/mm180孔直径/mm4定位孔直径/mm55+0.04顶出两侧孔径/mm注射压力/MPa122注射机有关参数的校核和最终选择注塑量的校核根据：V注V件/0.8V注：标称注射量；V件：注塑件和浇注系

10、统的体积；0.8：最大注射容量利用系数；而V注=60，V件/0.8 =42/0.8=52.5cm3所以V注V件/0.8成立，注塑量校核合格。锁模力的校核单个塑件在分型面上的投影面积A1=1080.16mm2 （见分型面图）取型腔压力P腔=45Mpa(根据塑料模具设计资料P58查得型腔压力一般取40-50M Pa)。 锁模力计算F=P腔A =451080.162=97214.4N虽然计算锁模力时没有把浇注系统包括在内，但注塑机的额定锁模力500KN远远大于计算的锁模力97.214KN，所以所选注塑机的锁模力满足要求注射机压力校核必须满足：P成P注式中 P成塑件成型塑件所需的注射压力，MPa或N/

11、 cm3P塑所选注射机的额定注射压力，MPa或N/ cm3而查设计资料中表2-36得：P成=60-100MPa，取中间值80MPa, ,P成P注,所以所选注塑机的注射压力满足要求。模具闭合高度的校核安装模具的厚度应满足： HminH模Hmax式中 Hmin注射机所允许的最小模具厚度（mm） H模模具闭合厚度（mm） Hmax注射机所允许的最大模具厚度（mm）设计模具厚度H总=20+35+25+30+60+20=190mm。由于XS-ZY-60型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin=70mm，最大厚度为Hmax=200mm,所以，模具闭合高度能满足安装要求。模具开模行程校核模具开模行程应满足：S

12、mSz其中：Sz为注塑机模板行程，查注射机XS-ZY-60型；Sm为模具的开模行程。Sm=塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的顶出高度+（5-10）mm =14+55+20+10=99mm可见SmSz，XS-ZY-60满足其开模行程模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为1990mm230mm，XS-ZY-60型注射机模板最大安装尺寸为190mm300mm，故能满足模具安装要求。（综上所述，所选择的注射机XS-ZY-125满足各方面要求。确定模具基本结构方案一 单分型面注射模 型腔在动模上，主流道设在定模的一侧，分流道设在分型面上，开模后塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧；动模上设有顶出机构，用

13、以顶出塑件和流道内的凝料。可能的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口和潜伏式浇口等。 方案二 双分型面注射模 它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件，又称为三板式注射模具。与单分型面注射模相比，三板式注射模具增加了一个可移动的中间板。中间板适用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时由于定距拉板的限制，中间板与定模扳作定距离分开，以便取出这两块板之间的流道内的凝料，而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出。适合的浇口形式有：点浇口、直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口等。该零件可选用的浇口形式有重叠式浇口、点浇口、潜伏式浇口和侧浇口。由于侧浇口结构简单，适用于该零件，故选用

14、侧浇口。综上所述，选择单分型面注射模，侧浇口进料，采用推板一次推出。分型面的选择和确定分型面选择如上图所示。这样选择便于脱模，容易保证开模时塑件留在动模上，而且符合塑件的外观要求，这样的分型面是最合理的。型腔数目的确定及型腔的排列由于塑件尺寸较小，为了提高效率、降低成本，故本模具采用一模两腔，塑件型腔设置在模具对称中心两边成型。型腔的排布与浇注系统布置密切相关，型腔排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的足够压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，尽可能地采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等

15、。同时,考虑模具可容型腔尺寸和塑件本身尺寸,确定型腔的摆放位置如下图所示： 图4 型腔的排列浇注系统的设计主流道设计 由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。如下图：图5 主流道查表得知XS-ZY-125型注射机的喷嘴孔直径d0=4、喷嘴球半径R0=12，故，取模具浇口套主流道小端直径为d= d0+1=4+1=5mm模具浇口套主流道球面半径为R= R0+（12）=12+2=14m将主流道设计成圆锥形，斜度取30。分流道设计由主流道衬套长度25+50=75,流道斜度30,可求得主流道下端直径为D=5+260tg1.50=7.9m

16、m由于制件较小，分流道截面取圆形即可满足要求，其直径d=4mm。分流道的设置在分型面。浇口设计由于一模两腔，塑件尺寸较小，不会充不足，因此确定采用侧浇口，开在流道中心线上。查塑料模具设计手册表2-51得浇口尺寸：a=0.8，b=4,l=1冷料穴设计主流道末端的冷料井，采用倒锥形的拉料穴拉料。图6冷料穴设计成型零件结构设计考虑到塑件的外形简单，采取整体式型腔结构，外形完整无拼缝。固定方式：型芯通过套板用台阶方式固定。推出机构的选择顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化，但对顶出机构所应达到的基本要求是一致的：使塑件在顶出过程中不会损坏变形；保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内

17、；若塑件需留在定模内，则要在定模上设置顶出机构。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构。本模具适用推管推板和复位杆机构，故选用推管一次顶出机构进行推出。（1） 复位装置设计 顶出机构完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到初始位置。常用的复位机构有复位杆复位机构，在此处选用复位杆复位。（2） 拉料杆 如前面浇注系统所示，采用Z型拉料杆，导柱结构形式 为便于加工导柱导套安装孔，获得较好的技术经济效益，使用右肩导柱。（3） 导柱的布置 为确保动模和定模只按一个方向开模，采用等直径导柱的不对称布置。为保护型芯不受损坏，导柱设在动模一侧，即正装。冷却系统的设计因塑料的加热温度对塑件的质量影响较大

18、，温度过高易于分解（分解温度为300），成型时要控制模温在5090,具体措施是布置冷却水管。（1）冷却水管直径 6mm。标准模架的选择通过相关计算，根据塑料模具设计手册可选择1823型 定模由两块模板组成，动模由一块模板及两垫块，座板组成； 推板推出制件。 A板35mm，B板25mm导柱长度计算由模架可知导柱直径为16mm，导柱穿过的三块板的厚度为=mm,查设计手册的导柱长度系列可选导柱长度L=90mm导柱和导套与固定板采取H7/K6过渡配合，导柱导向段与导向孔采取H7/f7间隙配合。模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：（1）组成塑料模具的所

19、有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。（2）组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求（3）模具的功能必须达到设计要求（4）为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。加工要求（1）模具分型面及组合件的结合面应很好贴合，局部间隙不大于0.02mm（2）模具成型表面的内外锐角、尖边、图样上未注明圆角时允许不大于0.3mm圆角（分型面及结合面除外）。当不允许有圆角时，应在图样上注明。（3）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按GB1804，其孔按H13，

20、轴按h13，长度按J14。（4）模具中各承压板（模板）的两承压面的平行度公差按GB1184附录一的5级。（5）导柱、导套孔对模板平面的垂直度公差按GB1184附录一的4级。（6）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。（7）导柱(直导柱、台肩导柱)其配合部位的大径与小径的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。（8）导套（直导套、带头导套）外圆与内孔的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。（9）主流道衬套的中心锥孔应研磨抛光，不得有影响脱浇口的各种缺陷。装配要求（1）顶出制品的推杆的端面与所在的相应型面保持齐平，允许推杆端面高出型面不大于0.1mm。（2

21、）注射模的复位杆，其端面应与模具分型面齐平，允许低于分型面不大于0.03mm。（3）型芯、凸模等，其尾部高度尺寸未注明公差时，其端面应在装配后与其配合的零件齐平。（4）制品同一表面的成型腔分布在上、下模或两模时，装配后沿分型面的错边不大于0.05mm，并其组合尺寸不超过型腔允许的极限尺寸。（5）凸模与凹模装配后的配合间隙，应保持周围均匀。（6）需保持同轴的两个以上零件，其同轴度必须保证装配要求，使各配合零件能顺利装卸，活动自如。（7）模具导向件的导向部分，装配后保证滑动灵活，无卡滞现象。（8）模具中供两次分型用的拉杆、拉板装配后，各工作面应在同一平面内，允许其极限偏差为0.1mm。（9）模具装

22、配后，两安装平面应保持平，其平行度公差按按GB1184附录一的6级。综合要求1）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。2）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、氧化斑点及裂纹等缺陷。热处理后应清除氧化皮，脏物油污。3）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，以保证模具能顺利装入模架。4）模具的冷却水道应保证畅通。零件加工成型零部件：为了保证导向作用，动、定模的导柱，导套孔的孔距精度应控制在0.01mm以内。因此，必须用坐标镗床对动、定模镗孔。在缺少坐标镗床的情况下，较普遍采用的方法是将动、定模合在一起，在车床、铣床或镗床上进行镗孔。成型零部

23、件采用优质碳素工具T8A钢，强度高，耐磨性好，热处理变形小，有时还要求耐腐蚀，调质淬火低温回火55HRC侧型芯的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径进行数控铣外形加工。型腔的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径，留余量在数控铣上加工成型，再用电火花加工成型。导柱导套加工：孔径与导柱相配，一般采用H7/k6，为了保证导向作用，要求导柱、导套的配合间隙小于凸、凹模之间的间隙。为了保证导向精度、加工时除了使导柱、导套的配合符合尺寸精度要求外，还应满足配合表面间的同轴度，即导柱两个外圆表面间的同轴度以及导套外圆与内孔表面的同轴度要求。为了使导柱、导套的配合表面硬而耐磨而中心部分具有良好韧性，用T8A，表面耐磨、有韧性、抗弯曲。不易折断，热处理：表面淬火，低温回火55HRC。导柱在热处理后修复中心孔，最后进行磨削时，可利用两端中心孔进行装夹，并应在一次装夹中将导柱的两个外圆磨出，以保证两表面间的同轴度。导套磨削加工时，可夹持非配合部分，在万能磨床上将内外圆配合面一次装夹磨出，以达到同轴度要求。用这方法加工时，夹持力不宜过大，以免内孔变形。或者是先磨内圆，再以内圆定位，用顶尖顶顶住芯轴磨外圆。这种加工方法不仅可以保证同轴度，且能防止内孔的微量变